Regeleinrichtung für Reiz-, Kühl. und Klimaanlagen. Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Regeleinrichtung für Heiz-, Kühl- und Klimaanlagen, mit mindestens einer ver stellbaren Grössenheeinflussungseinrichtung und mindestens einem Messgerät für die mi regelnde Grösse.
Die erfindungsgemässe Regeleinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Messge rät ein von der zu regelnden Grösse abhängi ger elektrischer Widerstand ist, der Bestand teil einer im Sollzustand abgestimmten Mess- brückenanordnung ist, deren von der Mess- rösse abhängige Ausgangsspannung dem Eingangskreis einer elektronischen Relais schaltung mit Verstärker zugeführt wird. deren Relais je nach Grösse und Sinn der Crössenabweichung die Grössenbeeinflussungs- einrichtung verstellen.
Beispielsweise Ausbildungsformen der Er findung werden an Hand der zugehörigen Zeichnung erläutert. Darin zeigt Fig. 1 eine aus einer Messbrücke und einer elektronischen Relaisschaltung mit.
Verstär kern bestehenden Regeleinrichtung, Fig. 2 den Aufbau eines Temperaturmess- widerstandes, Fig. 3 den Aufbau eines Luftfeuchtig- keitsmesswiderstandes, Fig. 4 eine schematische Gesamtansicht einer Klimaanlage, Fig. ä ein Temperaturdiagramm und Fig. 6 eine Regeleinrichtung mit mehre ren elektronischen Relaisschaltungen mit Ver stärker.
In der Ausführungsform gemäss Fig. 7 ist aus den Festwiderständen A, B und C, einem veränderlichen Messwiderstand D und zwei Potentiometern P, und P2 eine Wheat- stonsche Brücke gebildet, die von der Sekun därwicklung EW2 eines Eingangstransfor mators TIe gespiesen wird, dessen Primär wicklung EWi an das Wechselstromnetz angeschlossen ist.
Parallel zur Sekiuidärwick- lung EW2 ist ein Potentiometer P3 geschaltet, dessen Abgriffsklemme über einem Konden sator C an Erde angeschlossen ist. Der l@Zess- widerstand D entspreche in seinem Momentan- "ert einer bestimmten zu regelnden Grösse, z. B. einer Temperatur oder der Luftfeuch tigkeit an einer bestimmten Stelle. Dieser Widerstand D habe also z.
B. für einen be stimmten Sollwert der zu messenden Tempe ratur einen Mittelwert Do, der bei Sinken der zu messenden Temperatur kleiner und beim Ansteigen der Temperatur über den Sollwert grösser wird. Die dargestellte Brük- kenanordnung kann nun mit Hilfe der Po tentiometer P1 und P2 so abgestimmt werden.
dass die Spannung -UB?- Null wird, wenn der Momentanwert des Widerstandes D dem Soll viert Do entspricht, wobei auch die phasen mässige Abstimmung der Brücke durch Ver stellen des Potentiometers Ps erzielt werden kann. Diese Spannung TIBr wird nun dem Eingangskreis eines WechseIstromverstärkers V zugeführt.
Im Ausgangskreis dieses Wech- selstromverstärkers V liegen zwei Trioden TRi und TR2, deren Anoden je über eine Relaisspule RSi und RS2 an die Endklem- men der Sekundärwicklung SW eines Sym- metrietransformators SUe angeschlossen sind. Die Primärwicklung PW dieses Transforma tors
SUe ist an dieselbe Netzquelle wie die Wicklung EW1 des Brückenspeisetransforma- tors EUe angeschlossen. Der blittelabgriff der Sekzndärwicklung SW ist geerdet, so dass zwangsläufig die Anoden der beiden Trioden TR, und TR2 im Gegentakt gespie- sen werden.
Den beiden Relaisspulen RS, und RS2 ist je ein Entladekondensator RCi und RC2 parallel geschaltet. Durch nichtgezeich nete zusätzliche Schaltmittel werden die Steuergitter der beiden Trioden so vorge spannt, dass diese Trioden nur dann leitend werden, wenn eine Triode gleichzeitig am Steuergitter und an der Anode einen posi tiven Spannungsimpuls erhält..
Sofern also beispielsweise in der in Fig. 1 gezeichneten Anordnung der Momentanwert des 'VVider- standes D unter den Sollwert Do fällt, wird den beiden Trioden TR, und TR2 vom Ver stärker V aus je eine Steuerspannung von vorbestimmter Phasenlage gegenüber dem Netz zugeführt. Nur für eine der Trioden wird die Phasenlage der Steuerspannung der Phasenlage der Anodenspannung entsprechen.
-während für die andere Triode die Steuer , spa.nnung und die Anodenspannung gegen- phasig sein werden. Dementsprechend wird während dieser Zeit beispielsweise die Relais spule RS, unter Strom gesetzt, weil die Triode TR, leitend wird, wobei der Entlade ; kondensator RS, bewirkt, dass auch in den Gegenphasen ein Strom durch die Relaisspule RSi fliesst.
Diese Relaisspule RS, wirke nun über an sich bekannte Steuermittel auf eine Beheizungseinrichtung im Sinne einer Erhö hung der durch den Messwiderstand D ge messenen Temperatur ein, so dass also nach einer bestimmten Zeit der Messwiderstand D seinen Sollwert Do erreicht, für welchen die Brückenspannung UBr gleich Null ist. In diesem Fall wird keiner der Trioden eine merkliche Steuerspannung zugeführt und dementsprechend wird auch keine der Relais spulen RS, und RS2 erregt,
so dass die durch diese Relaisspulen gesteuerte Heizeinrichtung ihren gegenwärtigen Zustand unverändert beibehält. Wenn nun trotzdem die konstant zu haltende Temperatur weiter ansteigt und dementsprechend der Wert. des Widerstandes D auch ansteigt, so entsteht.
am Ausgang des Verstärkers V eine Steuerspannung, die ge genüber der erstgenannten Steuerspannung gegenphasig ist und welche dementsprechend an Stelle der Triode TR, die Triode TR2 lei tend macht, so dass die Relaisspule<U>RS.</U> erregt wird, welche die Heizeinrichtung im Sinne einer Heizverminderung verstellt.
Der Ver stärker V mit den beiden Trioden TR, und TR2 und den beiden Relaisspulen RS, und RS2 bildet eine elektronische Relaisschaltung, die eine Grössenbeeinflussung einrichtung, im vorliegenden Falle eine Heizeinrichtung, je nach der Art. der Verstimmung er lZess- brücke so steuert, dass der eingestellte Soll- wert selbsttätig dauernd beibehalten wird.
Fig. 2 zeigt einen als Temperaturmess- ,-iderstand T ausgebildeten Widerstand, der aus, einem Isolierzylinder 1, einer Wickhmb aus Kupfer oder Nickeldraht 2 und den An schlussklemmen 3 besteht. Ein solcher Tem- peraturmesswiderstand kann ohne weiteres an Stelle des Widerstandes D in die in Fig. 1 gezeichnete Messbrüeke eingeschaltet werden.
Fig. 3 zeigt. einen als Feuchtigkeitsmess- widerstand ausgebildeten Messwiderstand. Er besteht aus einer Isolierplatte 4, auf welche eine hvgroskopisehe Salzschicht 5 aufgelebt ist, in welcher Salzschicht ein System von zwei Leitern. 6 und 7 in der in Fig. 3ra ge zeichneten Anordnung eingebettet ist. Die Salzschicht 5 ist. bedeckt.
durch eine plastische hygroskopische Sehutzsehieht. B. Je nach dem Feuchtigkeitsgehalt der Salzschicht wechselt der wirksame Widerstand zwischen den Lei tern 6 und 7, so dass ein solcher, in Fig. 3 dargestellterWiderstand einen F.euchtigkeits- messwiderstand darstellt, der an Stelle des 1-Iesswiderstandes D in die in Fig. 1 gezeigte lIessbrücke eingeschaltet werden kann. In diesem Fall wäre vorzusehen, dass z.
B. die Relaisspule RS, bewirkt., dass einem Luftbe- feuchter mehr Feuchtigkeit zugeführt wird, während bei der Erregung der Relaisspule RS2 diese Feuchtigkeitszufuhr zum Luftbe- feucht.er gedrosselt wird, so dass durch eine in Fig. 1 dargestellte Regeleinrichtung der Feuchtigkeitsgehalt eines Luftraumes auf einen vorbestimmten Wert geregelt werden kann.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 4 bis 6 wird nun im folgenden eine Klimaanlage be schrieben, bei welcher eine Mehrzahl von Messgerät.en über ein einziges zentrales Steuer gerät eine Mehrzahl von verschiedenen Beein flussungseinrichtungen steuert.
Nach Fig. 4 soll ein Raum 10 klimatisiert werden. Zu diesem Zweck ist ein Luftfüh- rungssystem vorgesehen, welches einen An saugkanal, 11, den Beeinflussungskanal 12, den motorisch angetriebenen Luftumwälzer 13 und den Zuluftkanal 14 sowie den Aus führungskanal: 15 und den Rückführkanal 16 umfasst.
Verstellbare Regulierklappen 17, 18 und 19 sind dazu bestimmt, je nach den Ge gebenheiten entweder praktisch alle Zuluft über den Ansaugkanal 11 aus dem Freien anzusaugen und die verbrauchte Luft aus dem Raum 10 durch den Ausführungskanal 15 wieder ins Freie auszustossen (Klappen 17 tmd 19 offen, Klappe 18 geschlossen) oder umgekehrt praktisch die ganze aus dem Raum 10 abströmende Luft über den Rückführungs kanal 16 wieder in den Beeinflussungskanal 12 zu leiten (Klappen 17 und 19 geschlossen, Klappe 18 offen),
wobei natürlich alle Über gangsstellungen zwischen diesen Grenzstel- lungen der Klappen 17 bis 19 möglich sind. Zur Betätigung dieser Klappen dienen die Servomotoren 311 und 113. Der Motor 11Z3 dient zum Antrieb des Luftumwälzers 13.
Im Beeinflussungskanal 12 sind als ver stellbare Beeinflussungseinrichtungen für die geförderte Luft eine Kühleinrichtung 20, eine Heizeinrieht.ung 21 und ein Luftbefeuch- ter 22 angeordnet. Eine Kühlmittelleitung 201 kann durch Verstellung des Ventils V20 ge drosselt oder geöffnet werden, so dass im ersten Fall eine minimale und im zweiten Fall eine maximale Kühlwirkung der Kühl einrichtung 20 erzielt wird.
Eine Heizmittel leitung 211 steht in gleicher Weise unter Ein fluss des steuerbaren Ventils V21, das heisst die Heizeinrichtung 21 übt dann ihren Heiz- einfluss am stärksten aus, wenn das Ventil T'21 voll geöffnet ist und ist dann wirkungs los, wenn das Ventil V21 geschlossen. ist.
Das Ventil V22 führt dem Luftbefeuchter 22 in geschlossenem Zustand kein Befeuchtungs- wasser über die Leitung 221 zu, während es im offenen Zustand eine maximale Befeuch tung der Zuluft bewirkt.
Im Raum 10 sind ein Thermowiderstands- fühler T1 und ein Feuchtigkeitswiderstand I71 (siehe Fig. 2 und 3) als Messgeräte für die zu regelnden Klimawerte im Raum 10 an geordnet. Ein langgestreckter Temperatur fühler T2 ist am Ausgang des Zuluftkanals kanals 14 angeordnet, um die Temperatur der dem Raum 10 zugeführten Zuluft zu messen.
Vier Aussentemperaturfühler T3, T4, Z'5 und T6 sind im Freien angeordnet und dienen zur Mutberücksichtigung der Aussen temperatur bei der Verstellung der Beein- flussungseinrichtungen. Alle Motoren, alle Ventile und alle Grössenfühler sind durch Verbindungs- und Steuerleitungen mit dem zentralen Steuergerät 23 verbunden,
in wel chem die zugehörigen Messkreise und die elektronischen Steuerrelaisschaltungen mit Verstärkern sowie die Einstell- und Eich- organe enthalten sind.
Die Fig. 5 zeigt im Diagramm eine Tem peraturkurve 24h und 24k, welche in Funk tion der Aussentemperatur den Wert der an gesteuerten Innentemperatur angibt. Es wird nämlich angestrebt, dass bei niedrigen Aussen temperaturen eine höhere Raumtemperatur erreicht wird als bei höheren Aussentempera turen, während bei sehr hohen Aussentempe raturen, also wenn eine Kühlung des Raumes erfolgen muss, die Rauintiemperatur im glei chen Sinne wie die Aussentemperatur, aber weniger steil, ansteigen soll.
Es hat sich ge zeigt, dass an heissen Sommertagen mit Aussen temperaturen von -f- 38 eine Raumtempera tur von 30 bereits als angenehm kühl emp funden wird, während bei derselben Aussen temperatur eine Raumtemperatur von nur 23 bis 25 als unangenehm frostig empfunden wird.
Wie nun eine Mehrzahl von Messwider- ständen (T1 bis T6 und Hl) gemeinsam auf mehrere elektronische Relaisschaltungen mit Verstärker ER einwirken können, ist im Verbindungsschema von Fig. 6 dargestellt.
Eine Messbrücke Brl besteht aus den Fest widerständen A1, B1, Cl, den Potentiometern P1, P2, P3 und aus dem Temperaturfühl- widerstand T1 (siehe Fig. 4).
Die ganze Brücke Brl wird vom Netztransformator Uel gespiesen. An die Angriffsklemmen der Po tentiometer P5 und P6 ist je der eine Ein- 7angspol zweier elektronischer Relaisschal tungen ER, und ER2 mit Verstärkern ange schlossen, während die andern Eingangsklem men der beiden Relais an Erde liegen. Es ist 'eleht ersichtlich,
dass die Spannung zwischen 'en Potentiometerabgriffen P1 und P5 nie dieselbe sein kann wie die Spannung zwischen den Potentiometerabgriffen P1 und P6. Wohl kann eine von diesen Brückenausgangsspan- nungen zeitweise null sein, dann ist aber die andere zwangläufig gross.
Das Relais ER" das in seiner. Ausbildung vollständig den Re lais ER von Fig. 1 entspricht, ist nun dazu bestimmt, das Ventil V21 (Fig. 4) zu steuern, während das Relais ER2 dazu bestimmt ist, das Ventil V20 (Fig. 4) zu verstellen.
Wenn der Brüekengleichgewichtspunkt, das heisst derjenige Punkt der Brüchenlängsleitung A1, B1, der dasselbe Potential hat wie der Poten- tiometerabgriff P1 in Fig. 6, links ausserhalb des Bereiches des Potentiometers P5 liegt, n-ird dem Heizrelais ERl eine Steuerspan nung von solcher Phasenlage zugeführt,
dass das Ventil V21 im Sinne einer Öffnung ver stellt wird. Wenn dann infolge der dadurch eintretenden Erwärmung des Raumes 10 der Abgleichungspunkt der Brücke Brl über das Potent.iometer P5 nach rechts wandert, kommt der Moment., in welchem dem Relais ER, keine Steuerspannung von merklicher Ampli tude zugeführt wird,
das heisst der Abglei- ehungspunkt der Brücke liegt beim Potentio- meterabgriff P5. In diesem Fall wird durch Glas Relais ER, keine seiner Verstellrelais- spulen erregt und das Ventil 1'2i bleibt in der erreichten Lage stehen. Wenn der Ab gleichungspunkt weiter nach rechts wandert., erhält das Steuerrelais ER, gegenüber vorher eine gegenphasige Steuerspannung und wirkt im Sinne einer Schliessung auf das Ventil V21.
Während dieser ganzen Zeit ist das Re lais ER2 so erregt, dass es das Ventil V20 dauernd vollständig geschlossen hält. Wenn nun infolge weiteren Ansteigens der Raum temperatur der Abgleiehungspunkt der Brücke Br1 den Potentiometerabgriff P6 in Rechtsrichtung überschreitet.,
so wechselt die dem Relais ER2 zugeführte Steuerspannung ihre Phase und das Relais ER2 verstellt nun das Ventil V2o im Sinne einer Öffnung und bewirkt dadurch eine zusätzliche Kühlung der Zuluft. Wenn deshalb nachher der Ab gleichspunkt wieder nach links wandert und z.
B. im Bereiche des Potentiometers P6 ste hen bleibt, wird dem Relais ER2 keine Steuer spannung mehr zugeführt, und das Ventil V2o bleibt in der erreichten Lage stehen, wäh rend in diesem Fall das Ventil V21 vollstän dig geschlossen ist. Diese beschriebenen Wir kungen der Brücke Brl treten dann ein, wenn der Abgriff des Potentiometers P1 an Erde gelegt ist..
In diesem hier nicht. dargestellten Fallwerden die beiden Ventile V21 und V20 einzig und allein in Funktion der durch den Fühlwide.rstand T1 gemessenen Raumtempe ratur verstellt. Das Ventil V22 wird ebenfalls durch elektronische Relaisschaltungen ge steuert. Es hat sich nun gezeigt, dass bei Klimaanlagen auch noch andere Temperatur werte zur Steuerung der Anlage herbeige zogen werden müssen.
Zu diesem Zweck ist der Mittelabgriff des Potentiometers P1 der Brücke Brl au den Umschaltkontakt eines Umschalters 25 angeschlossen und wird je nach der Stellung dieses Umschaltkontaktes über die Klemme h oder die Klemme<I>k</I> und weitere Steuerleitungen an Erde gelegt. Zwei weitere Messbriicken Br2 und BrS sind zu einer Doppelbrücke vereinigt., die durch den Transformator<B>U E2.,</B> gemeinsam gespiesen wird.
Die Längswiderstände 123 und B2 sowie das Eichpotentiometer Py sind den bei- den Brücken Br2 und Brs gemeinsam. Der zweite Längswiderstand der Brücke Brs be steht aus dem Festwiderstand C3 und dem Temperaturmesswiderstand T3 (siehe Fig. 6).
Von den beiden POtentiOmetel-ri P7 und PS ist. der eine Mittelabgriff PS an Erde gelegt, während der Mittelabgr iff P7 mit der Klemme jr des Umschalters 25 verbunden ist.
Die bei den Potentiometer P7 und PS dienen dazu, je einen Teil der Brückenübergangsspannun- g en wirksam zu machen. Die wirksamen Teile der Ausgangsspannungen der beiden Brücken Br2 und Br;
, sind also unter sich seriegeschaltet und sind als Summe der Brückenausgangsspannung Er, seriegeschal- tet, so dass - im gezeichneten Fall die an den beiden Relais ER2 und ER3 liegende Span nung aus drei Teilspannungen zusammenge setzt ist.
Beide Temperaturmesswidenstünde 1'2 und T3 wirken nun bezogen auf die Brücke B7, bei ihrer Erwärmung im Sinne einer Rechtswanderung des Abgleichspunk- tes. Das Verhältnis, in welchem diese beiden zusätzlichen 1Tesswiderstände <I>T2</I> und T3 die Relais ER2 und ER3 beeinflussen,
wird durch die Einstellung der Potentiometer P7 und P3 bestimmt. Eine weitere Brücke B7'4, welche die Festwiderstände A4, B4, C4, den Tem- peraturmesswiderstand Z'4 (Fig. 4) und die Spannungsteiler P1o und P11 enthält, ist an die Klemme k des Umschalters 25 angeschlos sen.
Diese Brücke wird durch den Übertrager üE4 gespienen. Die Brücke Br4 soll dann in Wirksamkeit gelangen, wenn die Aussentem peratur oberhalb eines Wertes von 22 liegt, das heisst dann, wenn eine Kühlung des Rau mes 10 erforderlich ist.
Zu diesem Zwecke wird der Umschaltkontakt des Umschalters ?5 durch ein Relais ER einer Messanordnung nach Fig. 1 gesteuert., in welcher der Mess- widerstand D durch den Temperaturfühl- widerstand T5 (Fig. 4) ersetzt ist. Diese Brücke ist so abgestimmt, dass bei Aussen temperaturen unterhalb 22 der Umschalter ?5 die gezeichnete Klemme h belegt, während er bei Temperaturen oberhalb 22 die Klemme k belegt.
Im letzteren Fall wird durch das Zusammenwirken der Temperaturmesswider- stände T1 und T4, das heisst der Brücken Br1 und Br4, die Temperaturkurve<I>24k</I> (Fig. 5) erreicht, während unterhalb Temperaturen von 22 durch das Zusammenwirken der Mess- widerstände T1,<I>T2</I> und T3, das heisst durch die Serieschaltimg der Ausgangsspannungen der Brücken Bri,
B72 und Br3 das Steuer programm nach der Kurve 24h, von Fig. 5 verwirklicht wird. Eine weitere nicht darge stellte Brückenanordnung nach Fig. 1, bei welcher der Messwiderstand D durch den Temperaturfühlwiderstand Ts gebildet wird, wirkt auf die Motoren IN, und M2 ein, um die Regulierklappen entsprechend der jeweili gen Aussentemperatur zu verstellen.
Es ist dabei vorgesehen, dass diese letztgenannte Steuereinrichtung so ausgebildet ist, dass bei extrem hohen oder extrem niederen Aussen temperaturen möglichst wenig Frischluft von aussen in den Raum 10 geführt wird, weil im einen Fall zuströmende Frischluft gekühlt und im andern Fall erwärmt werden muss.
Anderseits ist anzustreben, dass bei Über schreitung des vorbestimmten Raumtempera turwertes zuerst versucht wird, durch Zufuhr von kühler Aussenluft die Temperatur im Raum 10 zu erniedrigen.
Es ist leicht ersichtlich, dass bei Anwen dung der beschriebenen Mittel im zentralen Steuergerät 23 alle Verstell und Eichorgane sowie alle Relais angeordnet werden können, so dass von diesem zentralen Steuergerät aus die Einstellung der Anlage auf ein gewähltes Steuerprogramm möglich ist. Die Anzahl der Grössenmessgeräte und die Anzahl der Beein- flussungsorgane sowie die Art und Weise der Verkupplung der verschiedenen Messbrücken kann natürlich im Rahmen der Erfindung in mancherlei Weise variiert werden.
Es ist natürlich nicht notwendig, dass die geregelte Anlage eine mit strömender Luft betriebene Klimaanlage ist, sondern es kann mit einer nach den Fig. 1 und 6 ausgebilde ten Regeleinrichtung auch eine Ofenheiz- anlage, z. B. ein ölbeheizter Zentralheizungs- kessel, gesteuert werden. In diesem Fall kön nen z.
B. je ein Temperaturmesswiderstand für die Aussentemperatur, für die Heisswas- Sertemperatur und -für die -Rüeklaufwasser- temperatur in einer Messbrückenanordnung nach dem Prinzip von Fig. 6 auf eine elek- tronische Relaisschaltung mit Verstärker ein wirken, von welchen aus der ölpumpenmotor für den ölheizungskanal gesteuert werden kann.
In ähnlicher Weise kann bei Kühl anlagen, ob diese nun durch motorisch ange triebene oder nach dem Absorptionsverfahren arbeitende Kühlaggregate betrieben werden, eine Beeinflussung der Steuerorgane von elektronischen Relaisschaltungen ausgehen, die Bestandteile einer Messbrückenanordnung mit Temperaturfühlwiderständen sind.